Jak działa rezonans magnetyczny? Zasada MRI krok po kroku
Jak działa rezonans magnetyczny?
Rezonans magnetyczny, czyli MRI, tworzy szczegółowe obrazy narządów wewnętrznych i tkanek za pomocą silnego pola magnetycznego, impulsów o częstotliwości radiowej i przetwarzania komputerowego. W przeciwieństwie do rentgena i tomografii komputerowej nie wykorzystuje promieniowania jonizującego.
- Wykorzystuje przede wszystkim protony wodoru obecne w wodzie i tłuszczu.
- Impuls o częstotliwości radiowej tymczasowo zmienia ich ustawienie.
- Podczas powrotu do pierwotnego stanu powstaje mierzalny sygnał.
- Cewki gradientowe określają, z którego miejsca w ciele pochodzi sygnał.
Czym jest rezonans magnetyczny?
Rezonans magnetyczny to nieinwazyjna metoda obrazowania stosowana podczas badań mózgu, kręgosłupa, stawów, mięśni, naczyń i narządów wewnętrznych.
Pozwala tworzyć:
- cienkie przekroje badanego obszaru,
- obrazy w różnych płaszczyznach,
- obrazy trójwymiarowe,
- zdjęcia z różnym uwydatnieniem poszczególnych tkanek.
MRI zapewnia bardzo dobrą rozdzielczość tkanek miękkich, nie jest jednak mikroskopem i nie może automatycznie zobrazować każdej choroby czy zmiany.
Jak działa MRI krok po kroku?
1. Silne pole magnetyczne
Ludzkie ciało zawiera dużo wody i tłuszczu, a więc również wiele jąder wodoru złożonych z jednego protonu. Proton ma moment magnetyczny, a w bardzo silnym polu magnetycznym część protonów ustawia się preferencyjnie zgodnie z kierunkiem tego pola.
2. Impuls o częstotliwości radiowej
Urządzenie wysyła impuls o dokładnie dobranej częstotliwości radiowej. Dostarcza on protonom energię i odchyla wypadkowe namagnesowanie od kierunku równowagi.
3. Powrót protonów do równowagi
Po wyłączeniu impulsu układ stopniowo wraca do pierwotnego stanu. W trakcie tego procesu powstaje sygnał elektromagnetyczny odbierany przez cewkę odbiorczą.
4. Tworzenie obrazu
Gradientowe pola magnetyczne zmieniają natężenie głównego pola w zależności od położenia. Dzięki temu urządzenie rozpoznaje miejsce pochodzenia sygnału. Następnie komputer tworzy obraz ze zmierzonych danych.
Dlaczego tkanki wyglądają inaczej?
Woda, tłuszcz, mięśnie i inne tkanki różnią się liczbą protonów oraz szybkością powrotu do równowagi po impulsie o częstotliwości radiowej. Te różnice tworzą kontrast obrazu.
Dlaczego MRI nie wykorzystuje promieniowania rentgenowskiego?
Rentgen i tomografia komputerowa tworzą obraz za pomocą promieniowania jonizującego. Rezonans magnetyczny wykorzystuje statyczne pole magnetyczne, pola gradientowe i energię o częstotliwości radiowej.
Nie oznacza to, że każdy rodzaj badania jest najlepszy w każdej sytuacji. Lekarz wybiera metodę obrazowania na podstawie badanej części ciała i szukanego problemu.
Do czego służy środek kontrastowy?
Podczas niektórych badań podaje się dożylnie środek kontrastowy, najczęściej na bazie gadolinu. Zmienia on zachowanie otaczających protonów i pomaga lepiej uwidocznić na przykład naczynia lub niektóre zmiany chorobowe.
Kontrast nie jest potrzebny przy każdym badaniu. O jego użyciu decyduje pracownik medyczny na podstawie celu badania i stanu zdrowia pacjenta.
Czy rezonans magnetyczny jest bezpieczny?
MRI nie wykorzystuje promieniowania jonizującego, jednak silne pole magnetyczne wymaga ścisłych zasad bezpieczeństwa.
Przed badaniem trzeba zgłosić
- rozrusznik serca lub inny implant elektroniczny,
- implant ślimakowy,
- klipsy naczyniowe, stenty lub sztuczne zastawki,
- metalowe odłamki lub fragmenty w ciele,
- wszczepione pompy i neurostymulatory,
- wcześniejsze operacje i implanty o nieznanych właściwościach,
- ciążę i choroby nerek, jeśli ma być użyty kontrast.
Do pomieszczenia badań nie wolno swobodnie wnosić kluczy, narzędzi, telefonów, zegarków ani innych nieodpowiednich metalowych przedmiotów. Silne pole może przyciągnąć je do urządzenia.
Jakie magnesy wykorzystuje MRI?
Aparat kliniczny zwykle używa dużego elektromagnesu, często z cewką nadprzewodzącą chłodzoną do bardzo niskiej temperatury. Cewki gradientowe i radiowe umożliwiają następnie kodowanie przestrzenne oraz nadawanie lub odbiór sygnału.
Małe magnesy trwałe ze zwykłego e-sklepu nie są elementami domowego ani samodzielnie budowanego urządzenia MRI. Poniższe produkty jedynie pokazują różnice między magnesami samarowymi, neodymowymi i ferrytowymi do zwykłych zastosowań technicznych.
Wybrane magnesy trwałe
Magnes samarowy prostopadłościenny 18 × 10 × 5 mm
Magnes SmCo odpowiedni do zastosowań technicznych o wyższej temperaturze pracy i wymagających dobrej odporności na korozję.
- Wymiary 18 × 10 × 5 mm
- Materiał SmCo
- Odporność termiczna do 300 °C
- Bez typowej ochronnej warstwy powierzchniowej
- Kod produktu 35054
Magnes neodymowy walcowy 6 × 2,5 mm
Mały magnes neodymowy o podwyższonej odporności termicznej, z biegunami po przeciwnych stronach powierzchni bocznej walca.
- Średnica 6 mm
- Wysokość 2,5 mm
- Masa 0,53 g
- Gatunek magnetyczny N35H
- Namagnesowanie diametralne
- Powierzchnia niklowana
- Odporność termiczna do 120 °C
- Kod produktu 20472
Magnes ferrytowy walcowy 20 × 5 mm
Przystępny cenowo magnes ferrytowy do prostych uchwytów, demonstracji i mniej wymagających projektów technicznych.
- Średnica 20 mm
- Wysokość 5 mm
- Siła oderwania 2,2 N
- Masa 7,15 g
- Izotropowy ferryt MF8T
- Odporność termiczna do 200 °C
- Kod produktu 10407
Najczęściej zadawane pytania
Czy MRI wykorzystuje promieniowanie rentgenowskie?
Nie. Wykorzystuje pola magnetyczne i energię o częstotliwości radiowej, a nie jonizujące promieniowanie rentgenowskie.
Dlaczego w MRI wykorzystuje się właśnie wodór?
Jego protony są bardzo liczne w ciele, zwłaszcza w wodzie i tłuszczu, i zapewniają dobrze mierzalny sygnał.
Co powoduje głośne dźwięki urządzenia?
Szybkie przełączanie cewek gradientowych w silnym polu magnetycznym powoduje drgania mechaniczne.
Czy MRI jest odpowiednie dla każdego?
Nie zawsze. Przed badaniem należy ocenić implanty, metalowe przedmioty w ciele i inne okoliczności zdrowotne.
Czy MRI to to samo co tomografia komputerowa?
Nie. Tomografia komputerowa wykorzystuje promieniowanie rentgenowskie, natomiast MRI pracuje z polem magnetycznym i impulsami o częstotliwości radiowej.
Podsumowanie
Rezonans magnetyczny wykorzystuje protony wodoru w ciele. Silne pole tworzy wypadkowe namagnesowanie, impuls radiowy je odchyla, a podczas powrotu protonów do równowagi powstaje sygnał.
Pola gradientowe dodają informację o położeniu, a komputer tworzy szczegółowy obraz ze zmierzonych sygnałów. MRI nie wykorzystuje promieniowania jonizującego, ale wymaga dokładnej kontroli metalowych przedmiotów i implantów.
Poznaj różne rodzaje magnesów trwałych
Porównaj magnesy samarowe, neodymowe i ferrytowe według rozmiaru, namagnesowania i odporności termicznej.